¿Cuáles son las ventajas de las baterías de almacenamiento de energía?

Trayectoria técnica de la industria de almacenamiento de energía de China: almacenamiento de energía electroquímica: Actualmente, los materiales catódicos comunes de las baterías de litio incluyen principalmente óxido de cobalto de litio (LCO), óxido de manganeso de litio (LMO), fosfato de hierro y litio (LFP) y materiales ternarios. El cobaltato de litio es el primer material catódico comercializado con alto voltaje, alta densidad aparente, estructura estable y buena seguridad, pero alto costo y baja capacidad. El manganato de litio tiene bajo costo y alto voltaje, pero su rendimiento de ciclo es deficiente y su capacidad también es baja. La capacidad y el costo de los materiales ternarios varían según el contenido de níquel, cobalto y manganeso (además del NCA). La densidad de energía general es mayor que la del fosfato de hierro y litio y el cobaltato de litio. El fosfato de hierro y litio tiene bajo costo, buen rendimiento de ciclo y buena seguridad, pero su plataforma de voltaje es baja y su densidad de compactación es baja, lo que resulta en una baja densidad de energía general. Actualmente, el sector eléctrico está dominado por los materiales ternarios y el hierro y litio, mientras que el sector de consumo está dominado por el cobalto y litio. Los materiales del electrodo negativo se pueden dividir en materiales de carbono y materiales sin carbono: los materiales de carbono incluyen grafito artificial, grafito natural, microesferas de carbono mesofásico, carbono blando, carbono duro, etc.; los materiales sin carbono incluyen titanato de litio, materiales a base de silicio, materiales a base de estaño, etc. El grafito natural y el grafito artificial son actualmente los más utilizados. Aunque el grafito natural tiene ventajas en costo y capacidad específica, su vida útil es baja y su consistencia es deficiente; sin embargo, las propiedades del grafito artificial son relativamente equilibradas, con un excelente rendimiento de circulación y buena compatibilidad con el electrolito. El grafito artificial se utiliza principalmente para baterías de potencia de vehículos de gran capacidad y baterías de litio de consumo de gama alta, mientras que el grafito natural se utiliza principalmente para baterías de litio pequeñas y baterías de litio de consumo de uso general. Los materiales a base de silicio en los materiales sin carbono todavía están en proceso de investigación y desarrollo continuos. Los separadores de baterías de litio se pueden dividir en separadores secos y separadores húmedos según el proceso de producción, y el recubrimiento de membrana húmeda en el separador húmedo será la principal tendencia. El proceso húmedo y el proceso seco tienen sus propias ventajas y desventajas. El proceso húmedo produce poros pequeños y uniformes, y películas más delgadas, pero requiere una gran inversión, es complejo y genera mucha contaminación ambiental. El proceso seco es relativamente sencillo, aporta un alto valor añadido y es respetuoso con el medio ambiente, pero el tamaño y la porosidad de los poros son difíciles de controlar y el producto resulta difícil de adelgazar.

La ruta técnica de la industria de almacenamiento de energía de China: almacenamiento de energía electroquímica: batería de plomo-ácido. La batería de plomo-ácido VRLA (VRLA) es una batería cuyo electrodo está compuesto principalmente de plomo y su óxido, y el electrolito es una solución de ácido sulfúrico. En estado de carga, el componente principal del electrodo positivo es el dióxido de plomo, y el componente principal del electrodo negativo es el plomo. En estado de descarga, los componentes principales de los electrodos positivo y negativo son sulfato de plomo. El principio de funcionamiento de la batería de plomo-ácido es que utiliza dióxido de carbono y plomo metálico esponjoso como sustancias activas positiva y negativa, respectivamente, y una solución de ácido sulfúrico como electrolito. Las ventajas de las baterías de plomo-ácido son una cadena industrial relativamente madura, uso seguro, mantenimiento sencillo, bajo costo, larga vida útil, calidad estable, etc. Las desventajas son velocidad de carga lenta, baja densidad de energía, ciclo de vida corto, facilidad para causar contaminación, etc. Las baterías de plomo-ácido se utilizan como fuentes de alimentación de reserva en telecomunicaciones, sistemas de energía solar, sistemas de conmutación electrónica, equipos de comunicación, pequeñas fuentes de alimentación de respaldo (UPS, ECR, sistemas de respaldo de computadora, etc.), equipos de emergencia, etc., y como fuentes de alimentación principales en equipos de comunicación, locomotoras de control eléctrico (vehículos de adquisición, vehículos de transporte automático, vehículos eléctricos), arrancadores de herramientas mecánicas (taladros inalámbricos, destornilladores eléctricos, mazos eléctricos), equipos/instrumentos industriales, cámaras, etc.

La trayectoria técnica de la industria de almacenamiento de energía de China: almacenamiento electroquímico de energía: baterías de flujo líquido y baterías de sodio-azufre. Las baterías de flujo líquido son un tipo de batería que puede almacenar y descargar electricidad a través de la reacción electroquímica de pares eléctricos solubles en un electrodo inerte. La estructura de un monómero típico de batería de flujo líquido incluye: electrodos positivo y negativo; una cámara de electrodos rodeada por un diafragma y un electrodo; tanque de electrolito, bomba y sistema de tuberías. La batería de flujo líquido es un dispositivo de almacenamiento de energía electroquímica que puede realizar la conversión mutua de energía eléctrica y energía química a través de la reacción de oxidación-reducción de sustancias activas líquidas, logrando así el almacenamiento y la liberación de energía eléctrica. Existen muchos subtipos y sistemas específicos de baterías de flujo líquido. Actualmente, solo hay cuatro tipos de sistemas de baterías de flujo líquido que realmente se estudian en profundidad en el mundo, incluyendo la batería de flujo líquido de vanadio, la batería de flujo líquido de zinc-bromo, la batería de flujo líquido de hierro-cromo y la batería de flujo líquido de polisulfuro de sodio/bromo. La batería de sodio-azufre se compone de electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito, diafragma y carcasa, lo que la diferencia de las baterías secundarias generales (batería de plomo-ácido, batería de níquel-cadmio, etc.). La batería de sodio-azufre se compone de electrodo fundido y electrolito sólido. La sustancia activa del electrodo negativo es sodio metálico fundido, y la sustancia activa del electrodo positivo es azufre líquido y sal de polisulfuro de sodio fundida. El ánodo de la batería de sodio-azufre está compuesto de azufre líquido, el cátodo está compuesto de sodio líquido, y el tubo de beta-aluminio de material cerámico se encuentra separado en el medio. La temperatura de funcionamiento de la batería debe mantenerse por encima de 300 °C para mantener el electrodo en estado fundido. La ruta técnica de la industria de almacenamiento de energía de China: celda de combustible: celda de almacenamiento de energía de hidrógeno La celda de combustible de hidrógeno es un dispositivo que convierte directamente la energía química del hidrógeno en energía eléctrica. El principio básico es que el hidrógeno entra en el ánodo de la celda de combustible, se descompone en protones y electrones de gas bajo la acción de un catalizador, y los protones de hidrógeno formados pasan a través de la membrana de intercambio de protones para llegar al cátodo de la celda de combustible y se combinan con oxígeno para generar agua. Los electrones llegan al cátodo de la celda de combustible a través de un circuito externo para formar una corriente. Esencialmente, es un dispositivo de generación de energía de reacción electroquímica. El tamaño del mercado de la industria global de almacenamiento de energía: la nueva capacidad instalada de la industria de almacenamiento de energía se ha duplicado; el tamaño del mercado de la industria global de almacenamiento de energía; las baterías de iones de litio siguen siendo la forma principal de almacenamiento de energía; las baterías de iones de litio tienen las ventajas de alta densidad de energía, alta eficiencia de conversión, respuesta rápida, etc., y actualmente son la mayor proporción de capacidad instalada excepto el almacenamiento por bombeo. Según el libro blanco sobre el desarrollo de la industria de baterías de iones de litio de China (2022) publicado conjuntamente por EVTank e Ivy Institute of Economics. Según los datos del informe técnico, en 2021, los envíos globales de baterías de iones de litio alcanzaron los 562,4 GWh, lo que representa un aumento significativo del 91 % interanual. Su participación en las nuevas instalaciones de almacenamiento de energía a nivel mundial también superó el 90 %. Si bien otras formas de almacenamiento de energía, como las baterías de flujo de vanadio, las de iones de sodio y el aire comprimido, han comenzado a recibir cada vez más atención en los últimos años, las baterías de iones de litio aún presentan grandes ventajas en términos de rendimiento, costo e industrialización. A corto y mediano plazo, las baterías de iones de litio serán la principal forma de almacenamiento de energía en el mundo, y su proporción en las nuevas instalaciones de almacenamiento de energía se mantendrá en un nivel elevado.

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